(57)【要約】  電池システムは、内部の圧力が上昇した場合に内部のガスを排出する開放部が設けられた複数の電池と、開口部が設けられ、前記複数の開放部から排出されたガスを前記開口部へ導く排気部とを備えた電池モジュールと、前記開口部近傍の、前記導かれたガスが通過する位置に設けられ、予め設定された基準温度以上になったとき、開状態及び閉状態のうちいずれか一方に予め設定された第１状態から、前記開状態及び閉状態のうち他方である第２状態へ変化する非復帰型のスイッチ素子と、前記スイッチ素子が前記第２状態であった場合、前記電池モジュールに異常が有ると判定する高温異常判定部とを備えた。
2012014449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の圧力が上昇した場合に内部のガスを排出する開放部が設けられた複数の電池と、開口部が設けられ、前記複数の開放部から排出されたガスを前記開口部へ導く排気部とを備えた電池モジュールと、
前記開口部近傍の、前記導かれたガスが通過する位置に設けられ、予め設定された基準温度以上になったとき、開状態及び閉状態のうちいずれか一方に予め設定された第１状態から、前記開状態及び閉状態のうち他方である第２状態へ変化する非復帰型のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子が前記第２状態であった場合、前記電池モジュールに異常が有ると判定する高温異常判定部とを備えた電池システム。
【請求項２】
前記電池モジュールは、複数設けられ、
前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、
前記電池システムは、前記各スイッチ素子にそれぞれ並列に接続された複数の抵抗をさらに備え、
前記各スイッチ素子と前記各抵抗とがそれぞれ並列に接続されて構成された複数の並列回路が、直列に接続されて直列回路が構成されており、
前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値に基づいて、前記電池モジュールの異常の有無を判定する請求項１記載の電池システム。
【請求項３】
前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項２記載の電池システム。
【請求項４】
前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項２記載の電池システム。
【請求項５】
Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値が前記複数の抵抗の抵抗値として予め設定され、
前記高温異常判定部は、さらに、前記直列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定する請求項２〜４のいずれか１項に記載の電池システム。
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
【請求項６】
前記電池モジュールは、複数設けられ、
前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、
前記複数のスイッチ素子が直列に接続されて直列回路が構成され、
前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項１記載の電池システム。
【請求項７】
前記電池モジュールは、複数設けられ、
前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、
前記電池システムは、前記各スイッチ素子とそれぞれ直列に接続された複数の抵抗をさらに備え、
前記各スイッチ素子と前記各抵抗とが直列接続されることによって構成された複数の回路ブロックが並列に接続されて並列回路が構成されており、
前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値に基づいて、前記電池モジュールの異常の有無を判定する請求項１記載の電池システム。
【請求項８】
前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項７記載の電池システム。
【請求項９】
前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項７記載の電池システム。
【請求項１０】
Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値が前記複数の抵抗の抵抗値として予め設定され、
前記高温異常判定部は、さらに、前記並列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定する請求項７〜９のいずれか１項に記載の電池システム。
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
【請求項１１】
前記電池モジュールは、複数設けられ、
前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、
前記複数のスイッチ素子が並列に接続されて並列回路が構成されており、
前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項１記載の電池システム。
【請求項１２】
前記複数の電池モジュールの各開口部は、水平方向に開口し、
前記各スイッチ素子は、
前記各開口部を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設されている請求項２〜１１のいずれか１項に記載の電池システム。
【請求項１３】
前記各電池モジュールは、前記ガスが同じ側に排出されるように配置された複数の電池を含む第１ブロックと、前記ガスが同じ側に排出されるように配置された複数の電池を含む第２ブロックとをそれぞれ含み、
前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとは、それぞれ、前記ガスの排気方向が互いに向かい合うように対向配置され、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとの間に前記ガスを前記各開口部へ導くための通路空間を形成し、
前記各排気部は、前記各通路空間を、前記各開口部を残して外部空間から仕切る外部隔壁を備えている請求項２〜１２のいずれか１項に記載の電池システム。
【請求項１４】
前記各排気部は、前記各通路空間を、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとの間で二つの空間に仕切る内部隔壁をさらに備え、
前記各内部隔壁は、前記各開口部を二分するように配置され、
前記各スイッチ素子は、前記各内部隔壁を跨いで前記各内部隔壁の両側に突出するように配置されている請求項１３に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池からのガスの放出を検出する電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の素電池（セル）を直列又は並列に接続して、所要の電圧及び容量を得るようにした電池パックが一般的に使用されている。また、近年では化石燃料の使用量及びＣＯ2の排出量を削減するという観点から、電気自動車やハイブリッド自動車等のモータ駆動用の電源として電池パックへの期待が高まりつつある。【０００３】
こうした電動車両用の電池パックには一般家庭用等に比べて大きな電圧及び容量が求められる。そのため、専用の大容量セルを多数、直列に接続することによって、電池パックを構成することが主流であった。しかし、最近では家庭用としても使用する汎用の電池を複数、直列又は並列に接続してモジュール化することにより、多種多様な用途に対応する技術も採用され始めている。【０００４】
このモジュール化技術には、自動車の限られた空間へ搭載する際の自由度が向上するというメリットがあり、汎用の電池を用いることから量産効果による大幅なコスト低減も可能になる。しかも、比較的多数の電池を並列に接続して用いることから、そのうちの幾つかの電池に万一、異常が発生しても暫くの間は電力の供給を継続可能となる。そのため、システムダウンを回避することができる。【０００５】
但し、そうして幾つかの電池に異常が発生しても電力供給を継続するとすれば、個々の電池だけではなく、それらの集合体である電池モジュール全体としての安全性を確保することが重要になる。すなわち、例えば内部短絡によって電池に過大な電流が流れると異常な発熱が起きるとともに、内圧が上昇して高温のガスが噴出し、それらの悪影響が周囲に広がって連鎖的に電池の劣化を招くことになる。【０００６】
また、電池パックに衝撃が加わり、内部のリチウムイオン電池から発生した煙（ガス）が車室内に入り込んだとしても、その煙を車両外に排出することができるように、車両の衝突などが予想される場合に予めエアコンの起動や窓の開放を自動的に行うことによって、車室と車両外とを連通して、煙を車室外に排出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００７】
また、ガス排気路の内部に設けられたガスセンサとガス温度センサにより、電池からガスが排気されているときの状態を監視する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００８】
特許文献１に記載された従来技術は、車両に設けられた衝突検知センサやレーダ装置によって、車両の衝突を予測し、エアコンの起動や窓の開放を行なうようにしたものである。このため、実際には衝突せず、車両に衝撃が加わらなかった場合にもエアコンの起動や窓の開放が行なわれてしまう場合がある。このような動作は、ユーザの意思に反する動作となる場合があり、ユーザに違和感を与える場合がある。また、電池パックに衝撃力がかからない場合でもリチウムイオン電池の状態によっては煙が発生する可能性もあるが、特許文献１の従来技術では、衝撃以外の原因によって煙が発生した場合には、電池の異常を検知できない問題があった。【０００９】
また、特許文献２に記載された従来技術は、リチウムイオン電池がガスを発生させた場合、ガスセンサとガス温度センサとによってガスの発生を検知して、例えば車両のインスツルメントパネルに設けられた警告灯を点灯させるなどして車両を運転しているユーザに、異常の発生を通知することが可能である。しかしながら、電池からのガスの発生は、比較的短時間、例えば数秒程度の時間しか継続しないことが多い。そうすると、電池からガスが発生しても、警告灯は数秒程度の短時間しか点灯しないから、ユーザが警告灯の点灯を見逃してしまうおそれがある。また、車両が運転中でなく、特に車両の電源がオフされているときに電池に異常が生じてガスが発生すると、ガスを検出する制御回路自体が停止しているためにガスの発生を検知できない。その後、車両の電源がオンされたときには、電池からのガスの発生は止まっているから、結局電池の異常を検出できないままになってしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−０９９０７５号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１５０９６５号
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、電池からガスが放出されたことを検出する確実性を向上することができる電池システムを提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における電池システムに使用される電池の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における電池システムの構成を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における電池システムの構成を模式的に示した上面図である。
【図４】本発明の一実施形態における排気経路の排気口の温度変化を示した説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における高温異常検出部と高温異常判定部の構成を示した回路図である。
【図６】本発明の一実施形態における電池システムの高温異常判定処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態における高温異常検出部と高温異常判定部の他の構成を示した回路図である。
【図８】図７に示す高温異常検出部の変形例を示す回路図である。
【図９】図５に示す高温異常検出部の変形例を示す回路図である。
【図１０】図２に示す電池モジュールの機械的構造の一例を、具体的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態における電池システム２００に使用される素電池１００の構成を模式的に示した断面図である。なお、電池システム２００に使用される電池は、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用電子機器の電源として単体でも使用できる電池であってもよい（以下、電池システム２００に使用される電池を、「素電池」と呼ぶ）。この場合、高性能の汎用電池を、電池システム２００の素電池として使用することができるため、電池システム２００の高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。
【００１５】
電池システム２００に使用される素電池１００としては、例えば、図１に示すような、円筒形の非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池を採用することができる。この素電池１００は、リチウムイオン二次電池として通常の構成を有している。なお、素電池１００は、リチウムイオン二次電池に限定されず、種々の二次電池、あるいは一次電池を用いることができる。素電池１００は、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図１を参照しながら、素電池１００の具体的な構成を説明する。
【００１６】
図１に示すように、正極１と負極２との間にセパレータ３が配置された電極群４が、捲回された状態で、非水電解液とともに、電池ケース７に収容されている。電極群４の上下には、絶縁板９、１０が配設されている。正極１は、正極リード５を介してフィルタ１２に接合され、負極２は、負極リード６を介して負極端子を兼ねる電池ケース７の底部に接合されている。
【００１７】
フィルタ１２は、インナーキャップ１３に接続され、インナーキャップ１３の突起部は、金属製の弁板１４に接合されている。さらに、弁板１４は、正極端子を兼ねる端子板８に接続されている。そして、端子板８、弁板１４、インナーキャップ１３、及びフィルタ１２が、これらの周囲を取り囲むガスケット１１によって一体にされた状態で、電池ケース７の開口部を封口している。
【００１８】
素電池１００に内部短絡等が発生して、素電池１００内の圧力が上昇すると、弁板１４が端子板８に向かって膨れる。弁板１４が膨れて、インナーキャップ１３と弁板１４との接合がはずれると、正極１から端子板８に至る電流経路が遮断される。さらに素電池１００内の圧力が上昇すると、弁板１４が破断する。これによって、素電池１００内に発生したガスは、フィルタ１２の貫通孔１２ａ、インナーキャップ１３の貫通孔１３ａ、弁板１４の裂け目、そして、端子板８の開放部８ａを介して、外部へ排出される。これにより、ガスが素電池１００の端子板８側に排出されるようになっている。
【００１９】
なお、素電池１００内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。
【００２０】
図２は、本実施形態における電池システム２００の構成を概念的に示した斜視図である。また、図３は、本実施形態における電池システム２００の構成を概念的に示した上面図である。図２においては、紙面左方向がＸ方向、紙面右斜め上方向がＹ方向に対応している。図３においては、紙面左方向がＸ方向、紙面上方向がＹ方向に対応している。
【００２１】
図２、図３に示すように、電池システム２００は、例えば、高温異常検出部１３０と、高温異常判定部１４０と、Ｙ方向に４セット並んで配置された電池モジュール１１０とを備えている。そして、電池システム２００の外部には、制御部電源ＰＳ、充放電許可判定部１５０、及び充放電部１６０が接続されている。
【００２２】
制御部電源ＰＳは、高温異常検出部１３０や高温異常判定部１４０を動作させるための電圧Ｖpsを出力する電源回路である。制御部電源ＰＳは、例えば電源スイッチＳＷ１を介して高温異常検出部１３０と接続されている。
【００２３】
充放電部１６０は、電池システム２００を充電する充電回路や、電池システム２００を放電させて負荷へ供給する放電回路を含んでいる。充放電部１６０は、保護用スイッチＳＷ２を介して複数の電池モジュール１１０と接続されている。
【００２４】
充放電許可判定部１５０は、充放電部１６０の動作を制御する制御回路である。充放電許可判定部１５０は、充放電部１６０へ制御信号を出力することによって、充放電部１６０による充放電を行わせたり、停止させたりしてもよく、保護用スイッチＳＷ２をオフ（開）させることによって、充放電部１６０による充放電を禁止させてもよい。
【００２５】
電池モジュール１１０は、電池ユニット１０１と排気経路１２０（通路空間）とを含んでいる。電池ユニット１０１は、Ｘ方向に配列された５個の素電池１００を含んでいる。５個の素電池１００は、並列接続されている。
【００２６】
高温異常判定部１４０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、不揮発性のＲＯＭ（Read  Only  Memory）、揮発性のＲＡＭ（Random  Access  Memory）、アナログデジタルコンバータ、及びこれらの周辺回路等を備えて構成されている。
【００２７】
素電池１００の端子板８側、つまり、開放部８ａ側には、Ｘ方向に伸びた排気経路１２０が配置されている。そして、図２に示すように、各排気経路１２０の排気口には各々高温異常検出部１３０が配置され、高温異常検出部１３０が高温異常判定部１４０に接続されている。各排気経路１２０の排気口は、例えば図示していない一つの排気経路に集約され、車外まで排出されるようになっている。各排気経路１２０は、例えばダクト状の部材によって構成されていてもよい。また、電池モジュール１１０を構成する各部材間の隙間によって、各排気経路１２０が形成されていてもよい。
【００２８】
高温異常検出部１３０は、各電池モジュール１１０に対応して４つ設けられている。高温異常検出部１３０は、温度ヒューズ１３１と抵抗１３２で構成されている。温度ヒューズ１３１は基準温度である１００℃で溶断する。高温異常検出部１３０は、プリント基板１３３上に構成されている。高温異常検出部１３０は、コネクタ１３４を介して、高温異常判定部１４０を備えるプリント基板１３５上のコネクタ１３６に接続されている。また、素電池１００が内部短絡等により発生するガスを排出したとき、高温異常検出部１３０が配置されている排気経路１２０の排気口付近の温度は、数秒間、数百℃の温度にまで上昇する。そのため、温度ヒューズ１３１は、ガスの温度により溶断することとなる。以下、素電池１００がガスを発生する異常を、高温ガス異常と称する。
【００２９】
温度ヒューズ１３１は、一度溶断して開状態になったら、再び閉状態になることがない非復帰型のスイッチ素子である。温度ヒューズ１３１の場合、閉状態が第１状態に相当し、開状態が第２状態に相当している。
【００３０】
排気経路１２０の排気口の温度変化について詳細に説明する。図４は、本実施形態における排気口の温度変化を示した図である。図４に示すように、排気経路１２０の排気口の温度は、素電池１００電池に高温ガス異常が発生していない状態、すなわち時間が０秒のときはほぼ室温と同じである。そして、素電池１００が内部短絡等によりガスを排出すると、約２秒で最大８００℃まで温度上昇し、その後さらに１秒で２００℃以下に温度が低下する。つまり、温度ヒューズ１３１は、数百度の温度に約３〜４秒間維持されるので、溶断することとなる。
【００３１】
高温異常検出部１３０（温度ヒューズ１３１、抵抗１３２）と、高温異常判定部１４０の接続について説明する。図５は、本実施形態における高温異常検出部１３０と高温異常判定部１４０の構成の一例を示した図である。図５は、５つの電池モジュール１１０に対応して高温異常検出部１３０が５つ設けられた例を示している。図５に示すように、各排気経路１２０に配置された各高温異常検出部１３０は、温度ヒューズ１３１と抵抗１３２とが直列に接続されて構成されている。そして、各高温異常検出部１３０同士が並列接続されて、並列回路１３７が構成されている。
【００３２】
並列回路１３７の一端は、抵抗１３８を介して制御部電源ＰＳに接続され、並列回路１３７の他端はグラウンドに接続されている。そして、抵抗１３８と並列回路１３７との接続点が、高温異常判定部１４０と接続されている。そうすると、制御部電源ＰＳの出力電圧Ｖpsが抵抗１３８と並列回路１３７とで分圧され、その分圧された電圧Ｖinが高温異常判定部１４０によって検出される。
【００３３】
電圧Ｖinは、並列回路１３７の抵抗値が増大すると上昇し、並列回路１３７の抵抗値が減少すると低下する。従って、電圧Ｖinは、並列回路１３７の抵抗値を示している。
【００３４】
全ての素電池１００が正常で、溶断した温度ヒューズ１３１が存在しないとき、全て（５個）の高温異常検出部１３０の抵抗１３２が並列接続された状態になっている。例えば、この状態のときに得られる電圧Ｖinの値が、判定値Ｖthとして予め設定されて、例えばＲＯＭに記憶されている。すなわち、判定値Ｖthは、全ての電池モジュール１１０が正常である場合の並列回路１３７の抵抗値を示している。
【００３５】
一方、いずれかの電池モジュール１１０におけるいずれかの素電池１００からガスが排気されて温度ヒューズ１３１が溶断した場合、つまり並列接続されている抵抗１３２の数が４個以下になったとき、電圧Ｖinは判定値Ｖthを超える（Ｖin＞Ｖth）こととなる。
【００３６】
そこで、高温異常判定部１４０は、電圧Ｖinが判定値Ｖth以下のとき、すべての電池モジュール１１０において高温ガス異常は発生していないと判定する。一方、高温異常判定部１４０は、電圧Ｖinが判定値Ｖthを超えたとき、いずれかの電池モジュール１１０において、高温ガス異常が発生したと判定する。
【００３７】
図６は、本実施形態における電池システムの高温異常判定動作の一例を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、電池システム２００が始動する。例えば、電池システム２００が電動車両に搭載されている場合、その電動車両が始動したとき、電池システム２００は始動する（ステップＳ６１０）。次に、高温異常判定部１４０が、入力電圧Ｖinが判定値Ｖthよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ６２０）。
【００３９】
ステップＳ６２０において、入力電圧Ｖinが判定値Ｖthより大きいとき、高温異常判定部１４０は、ステップＳ６１０の電池システム２００の始動前に素電池１００の高温ガス異常が発生して高温ガスを発生させたと判断する（ステップＳ６３０）。そして、高温異常判定部１４０は、高温ガス異常の発生を示す情報を充放電許可判定部１５０へ送信する。そうすると、充放電許可判定部１５０は、充放電部１６０による電池システム２００の充放電を禁止する（ステップＳ６３１）。
【００４０】
このように、温度ヒューズ１３１は、非復帰型のスイッチング素子であるから、電動車輌等のシステムの動作や制御部電源ＰＳによる電源供給の有無にかかわらず、一度高温ガス異常が発生して温度ヒューズ１３１が溶断すると、温度ヒューズ１３１はオフ（開）状態のまま保持される。その結果、例えば電動車輌等のシステムが停止（電源オフ）されている期間中に、電池システム２００に高温ガス異常が発生した場合であっても、電動車輌等のシステムが始動された後にシステムの停止中に発生した高温ガス異常を検知することが可能となる。従って、電池からガスが放出されたことを検出する確実性を向上することができる。
【００４１】
ステップＳ６２０において、入力電圧Ｖinが判定値Ｖth以下のとき、高温異常判定部１４０は素電池１００に高温ガス異常などなかったと判断する（ステップＳ６４０）。そして、高温異常判定部１４０は、高温ガス異常がなかったことを示す情報を充放電許可判定部１５０へ送信する。そうすると、充放電許可判定部１５０は、充放電部１６０による電池システム２００の充放電を許可する（ステップＳ６４１）。
【００４２】
そして、電池システム２００の稼働中、高温異常判定部１４０は、常に入力電圧Ｖinが判定値Ｖthより大きいか否かを判定する（ステップＳ６５０）。
【００４３】
ステップＳ６５０において、入力電圧Ｖinが判定値Ｖthより大きいとき、高温異常判定部１４０は電池システム２００の稼働中に素電池１００の異常が発生して高温ガスを発生させたと判断する（ステップＳ６６０）。そして、高温異常判定部１４０から高温ガス異常が発生したことを示す情報を得た充放電許可判定部１５０が、充放電部１６０による電池システム２００の充放電を、禁止したり、一定時間のみ許可したりする（ステップＳ６６１）。
【００４４】
かかる構成によれば、ガスの排気経路の排気口に、高温異常検出部１３０の温度ヒューズ１３１を配置し、温度ヒューズ１３１の溶断により高温異常検出部１３０の抵抗１３２の接続数を変化させることで、リチウムイオン電池に異常が発生していると判断したり、さらに、始動前にリチウムイオン電池に異常が発生していたと判断したりすることができる。
【００４５】
なお、本実施例では、非復帰型のスイッチ素子として、温度ヒューズを用いる例を示したが、スイッチ素子は、温度ヒューズに限らない。スイッチ素子は、一定以上の温度で作動する非復帰型のスイッチ素子であれば良く、例えばバイメタルを用いた非復帰型のスイッチでも良い。
【００４６】
バイメタルを用いた非復帰型のスイッチ素子は、基準温度以上、例えば１００℃以上になったとき、オン（閉）状態からオフ（開）状態に変化するバイメタルスイッチと、バイメタルスイッチの接点が一度でもオフしたら、接点の状態をオフのまま保持するラッチ機構とを用いて構成することができる。この場合、閉状態が第１状態に相当し、開状態が第２状態に相当する。
【００４７】
また、温度ヒューズ１３１の代わりに、非復帰型のスイッチ素子として、基準温度以上になったとき、オフ（開）状態からオン（閉）状態に変化するスイッチ素子を用いてもよい。このようなスイッチ素子は、例えば、基準温度以上になったとき、オフ（開）状態からオン（閉）状態に変化するバイメタルスイッチと、バイメタルスイッチの接点が一度でもオンしたら、接点の状態をオンのまま保持するラッチ機構とを用いて構成することができる。この場合、開状態が第１状態に相当し、閉状態が第２状態に相当する。
【００４８】
非復帰型のスイッチ素子として、基準温度以上になったときにオフ（開）状態からオン（閉）状態に変化するスイッチ素子を用いた場合、オンしたスイッチ素子の数が増えるほど、すなわち高温ガス異常が発生した電池モジュール１１０の数が増えるほど、並列回路１３７や直列回路１３９の抵抗値が減少する。
【００４９】
従って、このようなスイッチ素子を用いた場合、図６に示すステップＳ６２０及びステップＳ６５０を、”Ｖin＜Ｖth”とすればよい。
【００５０】
なお、本実施の形態において、各電池モジュール１１０に対応する４つ（又は５つ）の高温異常検出部１３０の抵抗１３２の抵抗値が、互いに等しい例を示した。しかしながら、各抵抗１３２の抵抗値を互いに異なる値としてもよい。例えば、５つの電池モジュール１１０に対応して５つの高温異常検出部１３０が並列接続されていた場合、各高温異常検出部１３０の抵抗１３２の抵抗値を、例えば１ｋΩ(ohm)、２ｋΩ(ohm)、４ｋΩ(ohm)、８ｋΩ(ohm)、１６ｋΩ(ohm)としてもよい。
【００５１】
具体的には、例えば、Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値を、各抵抗１３２の抵抗値として設定してもよい。
【００５２】
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
【００５３】
なお、式（１）の代わりに、下記の式（２）を用いてもよい。
【００５４】
Ａ×Ｂ（ｎ―１）        ・・・（２）
【００５５】
そして、各電池モジュール１１０に識別番号を付与し、識別番号ｎの電池モジュール１１０に対応する抵抗１３２の抵抗値を、上記式（１）で与えられる値に設定する。そうすると、どの電池モジュール１１０が高温ガス異常になったかに応じて、並列回路１３７から切り離される抵抗１３２の抵抗値が異なる。その結果、高温ガス異常になった電池モジュール１１０に応じて、並列回路１３７の抵抗値が異なった値となる。従って、高温ガス異常になった電池モジュール１１０に応じて、電圧Ｖinが異なる電圧値となる。
【００５６】
そこで、例えば、各電池モジュール１１０が高温ガス異常になった場合の並列回路１３７の抵抗値を、各電池モジュール１１０の識別番号と対応づけるＬＵＴ（Lookup Table）を予めＲＯＭに記憶しておく。そして、高温異常判定部１４０は、ＬＵＴによって、検出された電圧Ｖinと対応づけられている識別番号の電池モジュール１１０を、高温ガス異常になった電池モジュール１１０として特定するようにしてもよい。
【００５７】
なお、本実施の形態において、各高温異常検出部１３０は温度ヒューズ１３１と抵抗１３２とが直列に接続されて構成されており、各高温異常検出部１３０同士が並列接続されている例を示した。しかしながら、例えば図７に示すように、各高温異常検出部１３０を、温度ヒューズ１３１と抵抗１３２との並列回路として構成してもよい。そして、複数の高温異常検出部１３０を直列接続して直列回路１３９を構成してもよい。
【００５８】
この場合、高温異常検出部１３０において、抵抗値の高い抵抗１３２よりも抵抗値の低い温度ヒューズ１３１に多くの電流が流れる。溶断していない温度ヒューズ１３１の抵抗値は、ほぼ０Ω(ohm)である。従って、素電池１００の高温ガス異常が発生していないときの直列回路１３９の合成抵抗はほぼ０ｋΩ(ohm)となる。
【００５９】
そして、高温ガス異常が発生したとき、温度ヒューズ１３１が溶断する結果、直列回路１３９の合成抵抗が大きくなっていく。さらに、直列回路１３９の各抵抗１３２の抵抗値を互いに異なる値としてもよい。例えば、５つの電池モジュール１１０に対応して５つの高温異常検出部１３０が直列接続されていた場合、各高温異常検出部１３０の抵抗１３２の抵抗値を、例えば１ｋΩ(ohm)、２ｋΩ(ohm)、４ｋΩ(ohm)、８ｋΩ(ohm)、１６ｋΩ(ohm)としてもよい。
【００６０】
具体的には、例えば、上記式（１）、又は式（２）で表される等比数列の、各項の値を、直列回路１３９の各抵抗１３２の抵抗値として設定してもよい。
【００６１】
なお、図７に示す直列回路１３９の代わりに、図８に示す直列回路１３９ａを用いてもよい。直列回路１３９ａは、複数（５つ）の温度ヒューズ１３１が直列接続されて構成されている。この場合、各高温異常検出部１３０は、温度ヒューズ１３１のみによって構成されている。
【００６２】
図８に示す直列回路１３９ａの抵抗値は、正常時には、ほぼ０Ω(ohm)となる。その結果、電圧Ｖinは、ほぼ０Ｖとなりローレベルとなる。従って、Ｖin＜Ｖth（ステップＳ６２０及びＳ６５０でＮＯ）となって、高温ガス異常なしと判断できる。
【００６３】
一方、温度ヒューズ１３１が一つでも溶断すると、すなわち複数の電池モジュール１１０のうち一つでも高温ガス異常になると、直列回路１３９ａの抵抗値は、ほぼ無限大となる。その結果、電圧Ｖinは、ほぼ電圧Ｖpsに等しくハイレベルとなる。従って、Ｖin＞Ｖth（ステップＳ６２０及びＳ６５０でＹＥＳ）となって、高温ガス異常が発生したと判断できる。
【００６４】
このように、図８に示す直列回路１３９ａによれば、図７に示す直列回路１３９よりも簡素な構成で、高温ガス異常の発生の有無を判定できる。
【００６５】
また、図５に示す並列回路１３７の代わりに、図９に示す並列回路１３７ａを用いてもよい。並列回路１３７ａは、複数（５つ）のスイッチ素子１３１ａが並列接続されて構成されている。この場合、各高温異常検出部１３０ａは、スイッチ素子１３１ａのみによって構成されている。スイッチ素子１３１ａは、基準温度以上になったとき、オフ（開）状態からオン（閉）状態に変化するスイッチ素子である。
【００６６】
そして、図６に示すステップＳ６２０及びステップＳ６５０を、”Ｖin＜Ｖth”とする。
【００６７】
図９に示す並列回路１３７ａの抵抗値は、正常時には、ほぼ無限大となる。その結果、電圧Ｖinは、ほぼ電圧Ｖpsに等しくハイレベルとなる。従って、Ｖin＞Ｖth（ステップＳ６２０及びＳ６５０でＮＯ）となって、高温ガス異常なしと判断できる。
【００６８】
一方、スイッチ素子１３１ａが一つでもオンすると、すなわち複数の電池モジュール１１０のうち一つでも高温ガス異常になると、直列回路１３９ａの抵抗値は、ほぼ０Ω(ohm)となる。その結果、電圧Ｖinは、ほぼ０Ｖとなりローレベルとなる。従って、Ｖin＜Ｖth（ステップＳ６２０及びＳ６５０でＹＥＳ）となって、高温ガス異常が発生したと判断できる。
【００６９】
このように、図９に示す並列回路１３７ａによれば、図５に示す並列回路１３７よりも簡素な構成で、高温ガス異常の発生の有無を判定できる。
【００７０】
なお、温度異常検知部を、各ブロックに配置した例を示したが、複数のブロックの排気口を一経路に集約した箇所に配置しても良い。この場合、排気経路が長くなるために高温ガスが冷えやすくなるため、温度ヒューズが溶断する最適な箇所に配置することが望ましい。
【００７１】
図１０は、図２に示す電池モジュール１１０の機械的構造の一例を、具体的に示す斜視図である。図１０に示す電池モジュール１１０は、第１ブロック１１１及び第２ブロック１１２を備えている。
【００７２】
第１ブロック１１１は、例えば５つの素電池１００が略直方体の箱状の筐体１１３に収容されて、構成されている。第２ブロック１１２は、例えば５つの素電池１００が略直方体の箱状の筐体１１４に収容されて、構成されている。そして、第１ブロック１１１の側壁面１１３ａと、第２ブロック１１２の側壁面１１４ａとが、所定の間隔を有して対向するように、第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とが対向配置されている。
【００７３】
電池モジュール１１０は、使用に供されるときの姿勢が基準姿勢として規定されている。基準姿勢として、第１ブロック１１１の上壁面１１３ｂ及び第２ブロック１１２の上壁面１１４ｂが上、第１ブロック１１１の下壁面１１３ｃ及び第２ブロック１１２の下壁面１１４ｃが下を向く姿勢が規定されている。
【００７４】
そして、上壁面１１３ｂと上壁面１１４ｂとの間に掛け渡されるように、上蓋１０４が設けられている、下壁面１１３ｃと下壁面１１４ｃとの間に掛け渡されるように、下蓋１０５が設けられている。さらに、上蓋１０４及び下蓋１０５の一端部で、上蓋１０４と下蓋１０５との間に掛け渡されるように、側蓋１０３が設けられている。
【００７５】
これにより、側蓋１０３、上蓋１０４、下蓋１０５、側壁面１１３ａ、及び側壁面１１４ａによって５方が囲まれ、残りの一方に開口部１０７が設けられた通路空間である排気経路１２０が形成されている。開口部１０７は、電池モジュール１１０が基準姿勢で配置された場合に、水平方向に開口するように形成されている。
【００７６】
また、側壁面１１３ａと側壁面１１４ａとの間には、側壁面１１３ａ及び側壁面１１４ａと略平行に、排気経路１２０を二つの空間に仕切るように、内部隔壁１０６が立設されている。側蓋１０３、上蓋１０４、下蓋１０５は排気部の一例に相当している。
【００７７】
第１ブロック１１１に収容されたすべての素電池１００は、端子板８側が側壁面１１３ａと対向する向きに配設されている。側壁面１１３ａには、対向配置された各素電池１００の端子板８に対応する位置に、開口部が設けられている。この開口部によって、開放部８ａから放出されたガスが排気経路１２０へ排出され、排気経路１２０によって、そのガスが開口部１０７へ導かれるようになっている。
【００７８】
同様に、第２ブロック１１２に収容されたすべての素電池１００は、端子板８側が側壁面１１４ａと対向する向きに配設されている。側壁面１１４ａには、対向配置された各素電池１００の端子板８に対応する位置に、開口部が設けられている。この開口部によって、開放部８ａから放出されたガスが排気経路１２０へ排出され、排気経路１２０によって、そのガスが開口部１０７へ導かれるようになっている。
【００７９】
このように、第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とが対向配置されることによって、全ての素電池１００が一列に配設される場合と比べて、各素電池１００から開口部１０７に至るまでの排気経路１２０の長さを短くすることができる。その結果、素電池１００から排出されたガスが温度ヒューズ１３１に到達するまでに、ガスの温度が低下してしまうおそれが低減される。そして、ガスの温度低下が生じるおそれが低減されることによって、高温ガス異常が温度ヒューズ１３１によって検出される確実性が向上する。
【００８０】
なお、第１ブロック１１１及び第２ブロック１１２は、それぞれ複数のブロックが連結されて構成されていてもよい。また、素電池１００は、複数段積層されて、筐体１１３，１１４に収容されていてもよい。
【００８１】
このとき、内部隔壁１０６が設けられていることによって、第１ブロック１１１から排出された高温のガスが第２ブロック１１２に吹き付けられることが防止され、第２ブロック１１２から排出された高温のガスが第１ブロック１１１に吹き付けられることが防止される。これにより、一方のブロックから放出された高温のガスによって他方のブロックが加熱されることが防止される。その結果、ガスを排出したブロックと対向配置されたブロックの劣化が生じるおそれが低減される。
【００８２】
温度ヒューズ１３１は、排気経路１２０によって開口部１０７に導かれたガスに晒される位置であって、かつ、内部隔壁１０６を跨いで内部隔壁１０６の両側に突出するように配置されている。温度ヒューズ１３１は、開口部１０７よりも排気経路１２０の内側に設けられていてもよく、開口部１０７の外部に設けられていてもよい。
【００８３】
また、温度ヒューズ１３１は、開口部１０７を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設されている。
【００８４】
素電池１００から排出された高温のガスは、排気経路１２０内を上昇するから、排気経路１２０内の上部の方が、下部よりも温度が高くなる。そこで、温度ヒューズ１３１を、開口部１０７を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設することによって、温度ヒューズ１３１による高温ガスの検知の確実性を向上することができる。
【００８５】
なお、温度ヒューズ１３１は、必ずしも開口部１０７を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設されるものに限定されない。温度ヒューズ１３１は、例えば開口部１０７の下部付近に配設されていてもよい。
【００８６】
また、電池モジュール１１０及び高温異常検出部１３０は、複数設けられる例に限られず、それぞれ一つであってもよい。
【００８７】
即ち、本発明の一局面に従う電池システムは、内部の圧力が上昇した場合に内部のガスを排出する開放部が設けられた複数の電池と、開口部が設けられ、前記複数の開放部から排出されたガスを前記開口部へ導く排気部とを備えた電池モジュールと、前記開口部近傍の、前記導かれたガスが通過する位置に設けられ、予め設定された基準温度以上になったとき、開状態及び閉状態のうちいずれか一方に予め設定された第１状態から、前記開状態及び閉状態のうち他方である第２状態へ変化する非復帰型のスイッチ素子と、前記スイッチ素子が前記第２状態であった場合、前記電池モジュールに異常が有ると判定する高温異常判定部とを備えている。
【００８８】
この構成によれば、複数の電池のいずれかが高温ガスを排出した場合、排気部によって、その高温のガスが開口部へ導かれる。そして、開口部近傍に設けられたスイッチ素子が第２状態に変化する。スイッチ素子が第２状態になると、高温異常判定部によって、電池モジュールに異常が有ると判定される。従って、複数の電池の異常を、一つのスイッチ素子によって検出することができるので、異常検出のための回路を簡素化できる。また、スイッチ素子は非復帰型であるから、スイッチ素子は、一度第２状態になると、高温異常判定部の動作状態にかかわらず、第２状態に維持されたままとなる。その結果、例えば電池システムから電源供給を受ける上位のシステムが電源オフされるなどの事情によって高温異常判定部に動作用電源電圧が供給されていないときに電池の異常が発生した場合であっても、再び上位のシステムが電源オンされるなどして高温異常判定部が動作可能になったとき、スイッチ素子が第２状態のままに維持されていることによって、高温異常判定部が電池モジュールに異常が有ると判定することができる。その結果、電池からガスが放出されたことを検出する確実性を向上することができる。
【００８９】
また、前記電池モジュールは、複数設けられ、前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、前記電池システムは、前記各スイッチ素子にそれぞれ並列に接続された複数の抵抗をさらに備え、前記各スイッチ素子と前記各抵抗とがそれぞれ並列に接続されて構成された複数の並列回路が、直列に接続されて直列回路が構成されており、前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値に基づいて、前記電池モジュールの異常の有無を判定するようにしてもよい。
【００９０】
この構成によれば、各スイッチ素子と各抵抗とがそれぞれ並列に接続されて構成された複数の並列回路が、直列に接続されて直列回路が構成されているので、スイッチ素子の開閉状態に応じて、すなわち電池モジュールの異常の有無に応じて、直列回路全体の抵抗値が変化する。従って、高温異常判定部は、直列回路の抵抗値に基づいて、電池モジュールの異常の有無を判定することができる。
【００９１】
また、前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することが好ましい。
【００９２】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が開状態になる。そして、スイッチ素子が一つでも開状態になると、直列回路全体の抵抗値は増大する。そこで、高温異常判定部は、直列回路の抵抗値が判定値を超えるとき、複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することができる。
【００９３】
また、前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定するようにしてもよい。
【００９４】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が閉状態になる。そして、スイッチ素子が一つでも閉状態になると、直列回路全体の抵抗値は減少する。そこで、高温異常判定部は、直列回路の抵抗値が判定値に満たないとき、複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することができる。
【００９５】
また、Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値が前記複数の抵抗の抵抗値として予め設定され、前記高温異常判定部は、さらに、前記直列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定することが好ましい。
【００９６】
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
【００９７】
この構成によれば、複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わせた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定される。従って、前記直列回路に含まれるどのスイッチ素子の状態が変化しても、直列回路全体の合成抵抗の値は異なる。その結果、高温異常判定部は、直列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定することができる。
【００９８】
また、前記電池モジュールは、複数設けられ、前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、前記複数のスイッチ素子が直列に接続されて直列回路が構成され、前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することが好ましい。
【００９９】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が開状態になる。また、複数のスイッチ素子が直列に接続されて直列回路が構成されているので、スイッチ素子が一つでも開状態になると、直列回路全体の抵抗値は、ほぼ無限大となって判定値を超える。従って、高温異常判定部は、一つの直列回路の抵抗値を監視するだけで、複数の電池モジュールの異常を検出することができるので、簡素な回路で複数の電池モジュールの異常発生の有無を監視することが可能となる。
【０１００】
また、前記電池モジュールは、複数設けられ、前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、前記電池システムは、前記各スイッチ素子とそれぞれ直列に接続された複数の抵抗をさらに備え、前記各スイッチ素子と前記各抵抗とが直列接続されることによって構成された複数の回路ブロックが並列に接続されて並列回路が構成されており、前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値に基づいて、前記電池モジュールの異常の有無を判定することが好ましい。
【０１０１】
この構成によれば、各スイッチ素子と各抵抗とが直列接続されることによって構成された複数の回路ブロックが並列に接続されて並列回路が構成されているので、スイッチ素子の開閉状態に応じて、すなわち電池モジュールの異常の有無に応じて、並列回路全体の抵抗値が変化する。従って、高温異常判定部は、並列回路の抵抗値に基づいて、電池モジュールの異常の有無を判定することができる。
【０１０２】
また、前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することが好ましい。
【０１０３】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が開状態になる。そして、スイッチ素子が一つでも開状態になると、並列回路全体の抵抗値は増大する。そこで、高温異常判定部は、並列回路の抵抗値が判定値を超えるとき、複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することができる。
【０１０４】
また、前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定するようにしてもよい。
【０１０５】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が閉状態になる。そして、スイッチ素子が一つでも閉状態になると、並列回路全体の抵抗値は減少する。そこで、高温異常判定部は、並列回路の抵抗値が判定値に満たないとき、複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することができる。
【０１０６】
また、Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値が前記複数の抵抗の抵抗値として予め設定され、前記高温異常判定部は、さらに、前記並列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定することが好ましい。
【０１０７】
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
【０１０８】
この構成によれば、複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わせた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定される。従って、前記並列回路に含まれるどのスイッチ素子の状態が変化しても、並列回路全体の合成抵抗の値は異なる。その結果、高温異常判定部は、並列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定することができる。
【０１０９】
また、前記電池モジュールは、複数設けられ、前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、前記複数のスイッチ素子が並列に接続されて並列回路が構成されており、前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することが好ましい。
【０１１０】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が閉状態になる。また、複数のスイッチ素子が並列に接続されて並列回路が構成されているので、スイッチ素子が一つでも閉状態になると、並列回路全体の抵抗値は、ほぼ０オームとなって判定値に満たなくなる。従って、高温異常判定部は、一つの並列回路の抵抗値を監視するだけで、複数の電池モジュールの異常を検出することができるので、簡素な回路で複数の電池モジュールの異常発生の有無を監視することが可能となる。
【０１１１】
また、前記複数の電池モジュールの各開口部は、水平方向に開口し、前記各スイッチ素子は、前記各開口部を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設されていることが好ましい。
【０１１２】
各電池から排出された高温のガスは、上方に上昇しようとするから、開口部に導かれたガスの温度は、開口部の上方付近の方が、下部付近よりも温度が高くなる。そこで、各スイッチ素子を、開口部を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設することによって、スイッチ素子による高温ガスの検知の確実性を向上することができる。
【０１１３】
また、前記各電池モジュールは、前記ガスが同じ側に排出されるように配置された複数の電池を含む第１ブロックと、前記ガスが同じ側に排出されるように配置された複数の電池を含む第２ブロックとをそれぞれ含み、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとは、それぞれ、前記ガスの排気方向が互いに向かい合うように対向配置され、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとの間に前記ガスを前記各開口部へ導くための通路空間を形成し、前記各排気部は、前記各通路空間を、前記各開口部を残して外部空間から仕切る外部隔壁を備えていることが好ましい。
【０１１４】
この構成によれば、第１ブロックと第２ブロックとが対向配置されることによって、全て電池が一列に配設される場合と比べて、各電池から開口部に至るまでの排気経路の長さを短くすることができる。その結果、電池から排出されたガスがスイッチ素子に到達するまでに、ガスの温度が低下してしまうおそれが低減される。そして、ガスの温度低下が生じるおそれが低減されることによって、高温ガス異常がスイッチ素子によって検出される確実性が向上する。
【０１１５】
また、前記各排気部は、前記各通路空間を、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとの間で二つの空間に仕切る内部隔壁をさらに備え、前記各内部隔壁は、前記各開口部を二分するように配置され、前記各スイッチ素子は、前記各内部隔壁を跨いで前記各内部隔壁の両側に突出するように配置されていることが好ましい。
【０１１６】
この構成によれば、内部隔壁が設けられていることによって、第１ブロックから排出された高温のガスが第２ブロックに吹き付けられることが防止され、第２ブロックから排出された高温のガスが第１ブロックに吹き付けられることが防止される。これにより、一方のブロックから放出された高温のガスによって他方のブロックが加熱されることが防止される。その結果、ガスを排出したブロックと対向配置されたブロックの劣化が生じるおそれが低減される。
【０１１７】
本発明の一局面に従う電池システムは、リチウムイオン電池から高温ガスが発生した際に速やかにリチウムイオン電池に異常が発生していると判断したり、始動前にリチウムイオン電池に異常が発生していたことを判断したりすることが容易である。
【０１１８】
この出願は、２０１０年７月３０日に出願された日本国特許出願特願２０１０−１７１６３９号を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【０１１９】
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明は、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、自動車、電動バイク又は電動遊具等の駆動用電源として有用である。
【図１】
2012014449.tif 000003
【図２】
2012014449.tif 000004
【図３】
2012014449.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2012014449.tif 000011
【図１０】
2012014449.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月24日(2012.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の圧力が上昇した場合に内部のガスを排出する開放部が設けられた複数の電池と、開口部が設けられ、前記複数の開放部から排出されたガスを前記開口部へ導く排気部とを備えた電池モジュールと、
前記開口部近傍の、前記導かれたガスが通過する位置に設けられ、予め設定された基準温度以上になったとき、開状態及び閉状態のうちいずれか一方に予め設定された第１状態から、前記開状態及び閉状態のうち他方である第２状態へ変化する非復帰型のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子が前記第２状態であった場合、前記電池モジュールに異常が有ると判定する高温異常判定部とを備えた電池システム。
【請求項２】
前記電池モジュールは、複数設けられ、
前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、
前記電池システムは、前記各スイッチ素子にそれぞれ並列に接続された複数の抵抗をさらに備え、
前記各スイッチ素子と前記各抵抗とがそれぞれ並列に接続されて構成された複数の並列回路が、直列に接続されて直列回路が構成されており、
前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値に基づいて、前記電池モジュールの異常の有無を判定する請求項１記載の電池システム。
【請求項３】
前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項２記載の電池システム。
【請求項４】
前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項２記載の電池システム。
【請求項５】
Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値が前記複数の抵抗の抵抗値として予め設定され、
前記高温異常判定部は、さらに、前記直列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定する請求項２〜４のいずれか１項に記載の電池システム。
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
【請求項６】
前記電池モジュールは、複数設けられ、
前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、
前記複数のスイッチ素子が直列に接続されて直列回路が構成され、
前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項１記載の電池システム。
【請求項７】
前記電池モジュールは、複数設けられ、
前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、
前記電池システムは、前記各スイッチ素子とそれぞれ直列に接続された複数の抵抗をさらに備え、
前記各スイッチ素子と前記各抵抗とが直列接続されることによって構成された複数の回路ブロックが並列に接続されて並列回路が構成されており、
前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値に基づいて、前記電池モジュールの異常の有無を判定する請求項１記載の電池システム。
【請求項８】
前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項７記載の電池システム。
【請求項９】
前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項７記載の電池システム。
【請求項１０】
Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値が前記複数の抵抗の抵抗値として予め設定され、
前記高温異常判定部は、さらに、前記並列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定する請求項７〜９のいずれか１項に記載の電池システム。
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
【請求項１１】
前記電池モジュールは、複数設けられ、
前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、
前記複数のスイッチ素子が並列に接続されて並列回路が構成されており、
前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、
前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定する請求項１記載の電池システム。
【請求項１２】
前記複数の電池モジュールの各開口部は、水平方向に開口し、
前記各スイッチ素子は、
前記各開口部を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設されている請求項２〜１１のいずれか１項に記載の電池システム。
【請求項１３】
前記各電池モジュールは、前記ガスが同じ側に排出されるように配置された複数の電池を含む第１ブロックと、前記ガスが同じ側に排出されるように配置された複数の電池を含む第２ブロックとをそれぞれ含み、
前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとは、それぞれ、前記ガスの排気方向が互いに向かい合うように対向配置され、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとの間に前記ガスを前記各開口部へ導くための通路空間を形成し、
前記各排気部は、前記各通路空間を、前記各開口部を残して外部空間から仕切る外部隔壁を備えている請求項２〜１２のいずれか１項に記載の電池システム。
【請求項１４】
前記各排気部は、前記各通路空間を、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとの間で二つの空間に仕切る内部隔壁をさらに備え、
前記各内部隔壁は、前記各開口部を二分するように配置され、
前記各スイッチ素子は、前記各内部隔壁を跨いで前記各内部隔壁の両側に突出するように配置されている請求項１３に記載の電池システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池からのガスの放出を検出する電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の素電池（セル）を直列又は並列に接続して、所要の電圧及び容量を得るようにした電池パックが一般的に使用されている。また、近年では化石燃料の使用量及びＣＯ2の排出量を削減するという観点から、電気自動車やハイブリッド自動車等のモータ駆動用の電源として電池パックへの期待が高まりつつある。
【０００３】
こうした電動車両用の電池パックには一般家庭用等に比べて大きな電圧及び容量が求められる。そのため、専用の大容量セルを多数、直列に接続することによって、電池パックを構成することが主流であった。しかし、最近では家庭用としても使用する汎用の電池を複数、直列又は並列に接続してモジュール化することにより、多種多様な用途に対応する技術も採用され始めている。
【０００４】
このモジュール化技術には、自動車の限られた空間へ搭載する際の自由度が向上するというメリットがあり、汎用の電池を用いることから量産効果による大幅なコスト低減も可能になる。しかも、比較的多数の電池を並列に接続して用いることから、そのうちの幾つかの電池に万一、異常が発生しても暫くの間は電力の供給を継続可能となる。そのため、システムダウンを回避することができる。
【０００５】
但し、そうして幾つかの電池に異常が発生しても電力供給を継続するとすれば、個々の電池だけではなく、それらの集合体である電池モジュール全体としての安全性を確保することが重要になる。すなわち、例えば内部短絡によって電池に過大な電流が流れると異常な発熱が起きるとともに、内圧が上昇して高温のガスが噴出し、それらの悪影響が周囲に広がって連鎖的に電池の劣化を招くことになる。
【０００６】
また、電池パックに衝撃が加わり、内部のリチウムイオン電池から発生した煙（ガス）が車室内に入り込んだとしても、その煙を車両外に排出することができるように、車両の衝突などが予想される場合に予めエアコンの起動や窓の開放を自動的に行うことによって、車室と車両外とを連通して、煙を車室外に排出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、ガス排気路の内部に設けられたガスセンサとガス温度センサにより、電池からガスが排気されているときの状態を監視する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０９９０７５号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１５０９６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された従来技術は、車両に設けられた衝突検知センサやレーダ装置によって、車両の衝突を予測し、エアコンの起動や窓の開放を行なうようにしたものである。このため、実際には衝突せず、車両に衝撃が加わらなかった場合にもエアコンの起動や窓の開放が行なわれてしまう場合がある。このような動作は、ユーザの意思に反する動作となる場合があり、ユーザに違和感を与える場合がある。また、電池パックに衝撃力がかからない場合でもリチウムイオン電池の状態によっては煙が発生する可能性もあるが、特許文献１の従来技術では、衝撃以外の原因によって煙が発生した場合には、電池の異常を検知できない問題があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載された従来技術は、リチウムイオン電池がガスを発生させた場合、ガスセンサとガス温度センサとによってガスの発生を検知して、例えば車両のインスツルメントパネルに設けられた警告灯を点灯させるなどして車両を運転しているユーザに、異常の発生を通知することが可能である。しかしながら、電池からのガスの発生は、比較的短時間、例えば数秒程度の時間しか継続しないことが多い。そうすると、電池からガスが発生しても、警告灯は数秒程度の短時間しか点灯しないから、ユーザが警告灯の点灯を見逃してしまうおそれがある。また、車両が運転中でなく、特に車両の電源がオフされているときに電池に異常が生じてガスが発生すると、ガスを検出する制御回路自体が停止しているためにガスの発生を検知できない。その後、車両の電源がオンされたときには、電池からのガスの発生は止まっているから、結局電池の異常を検出できないままになってしまうという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、電池からガスが放出されたことを検出する確実性を向上することができる電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面に従う電池システムは、内部の圧力が上昇した場合に内部のガスを排出する開放部が設けられた複数の電池と、開口部が設けられ、前記複数の開放部から排出されたガスを前記開口部へ導く排気部とを備えた電池モジュールと、前記開口部近傍の、前記導かれたガスが通過する位置に設けられ、予め設定された基準温度以上になったとき、開状態及び閉状態のうちいずれか一方に予め設定された第１状態から、前記開状態及び閉状態のうち他方である第２状態へ変化する非復帰型のスイッチ素子と、前記スイッチ素子が前記第２状態であった場合、前記電池モジュールに異常が有ると判定する高温異常判定部とを備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電池からガスが放出されたことを検出する確実性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における電池システムに使用される電池の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における電池システムの構成を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における電池システムの構成を模式的に示した上面図である。
【図４】本発明の一実施形態における排気経路の排気口の温度変化を示した説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における高温異常検出部と高温異常判定部の構成を示した回路図である。
【図６】本発明の一実施形態における電池システムの高温異常判定処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態における高温異常検出部と高温異常判定部の他の構成を示した回路図である。
【図８】図７に示す高温異常検出部の変形例を示す回路図である。
【図９】図５に示す高温異常検出部の変形例を示す回路図である。
【図１０】図２に示す電池モジュールの機械的構造の一例を、具体的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態における電池システム２００に使用される素電池１００の構成を模式的に示した断面図である。なお、電池システム２００に使用される電池は、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用電子機器の電源として単体でも使用できる電池であってもよい（以下、電池システム２００に使用される電池を、「素電池」と呼ぶ）。この場合、高性能の汎用電池を、電池システム２００の素電池として使用することができるため、電池システム２００の高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。
【００１７】
電池システム２００に使用される素電池１００としては、例えば、図１に示すような、円筒形の非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池を採用することができる。この素電池１００は、リチウムイオン二次電池として通常の構成を有している。なお、素電池１００は、リチウムイオン二次電池に限定されず、種々の二次電池、あるいは一次電池を用いることができる。素電池１００は、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図１を参照しながら、素電池１００の具体的な構成を説明する。
【００１８】
図１に示すように、正極１と負極２との間にセパレータ３が配置された電極群４が、捲回された状態で、非水電解液とともに、電池ケース７に収容されている。電極群４の上下には、絶縁板９、１０が配設されている。正極１は、正極リード５を介してフィルタ１２に接合され、負極２は、負極リード６を介して負極端子を兼ねる電池ケース７の底部に接合されている。
【００１９】
フィルタ１２は、インナーキャップ１３に接続され、インナーキャップ１３の突起部は、金属製の弁板１４に接合されている。さらに、弁板１４は、正極端子を兼ねる端子板８に接続されている。そして、端子板８、弁板１４、インナーキャップ１３、及びフィルタ１２が、これらの周囲を取り囲むガスケット１１によって一体にされた状態で、電池ケース７の開口部を封口している。
【００２０】
素電池１００に内部短絡等が発生して、素電池１００内の圧力が上昇すると、弁板１４が端子板８に向かって膨れる。弁板１４が膨れて、インナーキャップ１３と弁板１４との接合がはずれると、正極１から端子板８に至る電流経路が遮断される。さらに素電池１００内の圧力が上昇すると、弁板１４が破断する。これによって、素電池１００内に発生したガスは、フィルタ１２の貫通孔１２ａ、インナーキャップ１３の貫通孔１３ａ、弁板１４の裂け目、そして、端子板８の開放部８ａを介して、外部へ排出される。これにより、ガスが素電池１００の端子板８側に排出されるようになっている。
【００２１】
なお、素電池１００内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。
【００２２】
図２は、本実施形態における電池システム２００の構成を概念的に示した斜視図である。また、図３は、本実施形態における電池システム２００の構成を概念的に示した上面図である。図２においては、紙面左方向がＸ方向、紙面右斜め上方向がＹ方向に対応している。図３においては、紙面左方向がＸ方向、紙面上方向がＹ方向に対応している。
【００２３】
図２、図３に示すように、電池システム２００は、例えば、高温異常検出部１３０と、高温異常判定部１４０と、Ｙ方向に４セット並んで配置された電池モジュール１１０とを備えている。そして、電池システム２００の外部には、制御部電源ＰＳ、充放電許可判定部１５０、及び充放電部１６０が接続されている。
【００２４】
制御部電源ＰＳは、高温異常検出部１３０や高温異常判定部１４０を動作させるための電圧Ｖpsを出力する電源回路である。制御部電源ＰＳは、例えば電源スイッチＳＷ１を介して高温異常検出部１３０と接続されている。
【００２５】
充放電部１６０は、電池システム２００を充電する充電回路や、電池システム２００を放電させて負荷へ供給する放電回路を含んでいる。充放電部１６０は、保護用スイッチＳＷ２を介して複数の電池モジュール１１０と接続されている。
【００２６】
充放電許可判定部１５０は、充放電部１６０の動作を制御する制御回路である。充放電許可判定部１５０は、充放電部１６０へ制御信号を出力することによって、充放電部１６０による充放電を行わせたり、停止させたりしてもよく、保護用スイッチＳＷ２をオフ（開）させることによって、充放電部１６０による充放電を禁止させてもよい。
【００２７】
電池モジュール１１０は、電池ユニット１０１と排気経路１２０（通路空間）とを含んでいる。電池ユニット１０１は、Ｘ方向に配列された５個の素電池１００を含んでいる。５個の素電池１００は、並列接続されている。
【００２８】
高温異常判定部１４０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、不揮発性のＲＯＭ（Read  Only  Memory）、揮発性のＲＡＭ（Random  Access  Memory）、アナログデジタルコンバータ、及びこれらの周辺回路等を備えて構成されている。
【００２９】
素電池１００の端子板８側、つまり、開放部８ａ側には、Ｘ方向に伸びた排気経路１２０が配置されている。そして、図２に示すように、各排気経路１２０の排気口には各々高温異常検出部１３０が配置され、高温異常検出部１３０が高温異常判定部１４０に接続されている。各排気経路１２０の排気口は、例えば図示していない一つの排気経路に集約され、車外まで排出されるようになっている。各排気経路１２０は、例えばダクト状の部材によって構成されていてもよい。また、電池モジュール１１０を構成する各部材間の隙間によって、各排気経路１２０が形成されていてもよい。
【００３０】
高温異常検出部１３０は、各電池モジュール１１０に対応して４つ設けられている。高温異常検出部１３０は、温度ヒューズ１３１と抵抗１３２で構成されている。温度ヒューズ１３１は基準温度である１００℃で溶断する。高温異常検出部１３０は、プリント基板１３３上に構成されている。高温異常検出部１３０は、コネクタ１３４を介して、高温異常判定部１４０を備えるプリント基板１３５上のコネクタ１３６に接続されている。また、素電池１００が内部短絡等により発生するガスを排出したとき、高温異常検出部１３０が配置されている排気経路１２０の排気口付近の温度は、数秒間、数百℃の温度にまで上昇する。そのため、温度ヒューズ１３１は、ガスの温度により溶断することとなる。以下、素電池１００がガスを発生する異常を、高温ガス異常と称する。
【００３１】
温度ヒューズ１３１は、一度溶断して開状態になったら、再び閉状態になることがない非復帰型のスイッチ素子である。温度ヒューズ１３１の場合、閉状態が第１状態に相当し、開状態が第２状態に相当している。
【００３２】
排気経路１２０の排気口の温度変化について詳細に説明する。図４は、本実施形態における排気口の温度変化を示した図である。図４に示すように、排気経路１２０の排気口の温度は、素電池１００電池に高温ガス異常が発生していない状態、すなわち時間が０秒のときはほぼ室温と同じである。そして、素電池１００が内部短絡等によりガスを排出すると、約２秒で最大８００℃まで温度上昇し、その後さらに１秒で２００℃以下に温度が低下する。つまり、温度ヒューズ１３１は、数百度の温度に約３〜４秒間維持されるので、溶断することとなる。
【００３３】
高温異常検出部１３０（温度ヒューズ１３１、抵抗１３２）と、高温異常判定部１４０の接続について説明する。図５は、本実施形態における高温異常検出部１３０と高温異常判定部１４０の構成の一例を示した図である。図５は、５つの電池モジュール１１０に対応して高温異常検出部１３０が５つ設けられた例を示している。図５に示すように、各排気経路１２０に配置された各高温異常検出部１３０は、温度ヒューズ１３１と抵抗１３２とが直列に接続されて構成されている。そして、各高温異常検出部１３０同士が並列接続されて、並列回路１３７が構成されている。
【００３４】
並列回路１３７の一端は、抵抗１３８を介して制御部電源ＰＳに接続され、並列回路１３７の他端はグラウンドに接続されている。そして、抵抗１３８と並列回路１３７との接続点が、高温異常判定部１４０と接続されている。そうすると、制御部電源ＰＳの出力電圧Ｖpsが抵抗１３８と並列回路１３７とで分圧され、その分圧された電圧Ｖinが高温異常判定部１４０によって検出される。
【００３５】
電圧Ｖinは、並列回路１３７の抵抗値が増大すると上昇し、並列回路１３７の抵抗値が減少すると低下する。従って、電圧Ｖinは、並列回路１３７の抵抗値を示している。
【００３６】
全ての素電池１００が正常で、溶断した温度ヒューズ１３１が存在しないとき、全て（５個）の高温異常検出部１３０の抵抗１３２が並列接続された状態になっている。例えば、この状態のときに得られる電圧Ｖinの値が、判定値Ｖthとして予め設定されて、例えばＲＯＭに記憶されている。すなわち、判定値Ｖthは、全ての電池モジュール１１０が正常である場合の並列回路１３７の抵抗値を示している。
【００３７】
一方、いずれかの電池モジュール１１０におけるいずれかの素電池１００からガスが排気されて温度ヒューズ１３１が溶断した場合、つまり並列接続されている抵抗１３２の数が４個以下になったとき、電圧Ｖinは判定値Ｖthを超える（Ｖin＞Ｖth）こととなる。
【００３８】
そこで、高温異常判定部１４０は、電圧Ｖinが判定値Ｖth以下のとき、すべての電池モジュール１１０において高温ガス異常は発生していないと判定する。一方、高温異常判定部１４０は、電圧Ｖinが判定値Ｖthを超えたとき、いずれかの電池モジュール１１０において、高温ガス異常が発生したと判定する。
【００３９】
図６は、本実施形態における電池システムの高温異常判定動作の一例を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、電池システム２００が始動する。例えば、電池システム２００が電動車両に搭載されている場合、その電動車両が始動したとき、電池システム２００は始動する（ステップＳ６１０）。次に、高温異常判定部１４０が、入力電圧Ｖinが判定値Ｖthよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ６２０）。
【００４１】
ステップＳ６２０において、入力電圧Ｖinが判定値Ｖthより大きいとき、高温異常判定部１４０は、ステップＳ６１０の電池システム２００の始動前に素電池１００の高温ガス異常が発生して高温ガスを発生させたと判断する（ステップＳ６３０）。そして、高温異常判定部１４０は、高温ガス異常の発生を示す情報を充放電許可判定部１５０へ送信する。そうすると、充放電許可判定部１５０は、充放電部１６０による電池システム２００の充放電を禁止する（ステップＳ６３１）。
【００４２】
このように、温度ヒューズ１３１は、非復帰型のスイッチング素子であるから、電動車輌等のシステムの動作や制御部電源ＰＳによる電源供給の有無にかかわらず、一度高温ガス異常が発生して温度ヒューズ１３１が溶断すると、温度ヒューズ１３１はオフ（開）状態のまま保持される。その結果、例えば電動車輌等のシステムが停止（電源オフ）されている期間中に、電池システム２００に高温ガス異常が発生した場合であっても、電動車輌等のシステムが始動された後にシステムの停止中に発生した高温ガス異常を検知することが可能となる。従って、電池からガスが放出されたことを検出する確実性を向上することができる。
【００４３】
ステップＳ６２０において、入力電圧Ｖinが判定値Ｖth以下のとき、高温異常判定部１４０は素電池１００に高温ガス異常などなかったと判断する（ステップＳ６４０）。そして、高温異常判定部１４０は、高温ガス異常がなかったことを示す情報を充放電許可判定部１５０へ送信する。そうすると、充放電許可判定部１５０は、充放電部１６０による電池システム２００の充放電を許可する（ステップＳ６４１）。
【００４４】
そして、電池システム２００の稼働中、高温異常判定部１４０は、常に入力電圧Ｖinが判定値Ｖthより大きいか否かを判定する（ステップＳ６５０）。
【００４５】
ステップＳ６５０において、入力電圧Ｖinが判定値Ｖthより大きいとき、高温異常判定部１４０は電池システム２００の稼働中に素電池１００の異常が発生して高温ガスを発生させたと判断する（ステップＳ６６０）。そして、高温異常判定部１４０から高温ガス異常が発生したことを示す情報を得た充放電許可判定部１５０が、充放電部１６０による電池システム２００の充放電を、禁止したり、一定時間のみ許可したりする（ステップＳ６６１）。
【００４６】
かかる構成によれば、ガスの排気経路の排気口に、高温異常検出部１３０の温度ヒューズ１３１を配置し、温度ヒューズ１３１の溶断により高温異常検出部１３０の抵抗１３２の接続数を変化させることで、リチウムイオン電池に異常が発生していると判断したり、さらに、始動前にリチウムイオン電池に異常が発生していたと判断したりすることができる。
【００４７】
なお、本実施例では、非復帰型のスイッチ素子として、温度ヒューズを用いる例を示したが、スイッチ素子は、温度ヒューズに限らない。スイッチ素子は、一定以上の温度で作動する非復帰型のスイッチ素子であれば良く、例えばバイメタルを用いた非復帰型のスイッチでも良い。
【００４８】
バイメタルを用いた非復帰型のスイッチ素子は、基準温度以上、例えば１００℃以上になったとき、オン（閉）状態からオフ（開）状態に変化するバイメタルスイッチと、バイメタルスイッチの接点が一度でもオフしたら、接点の状態をオフのまま保持するラッチ機構とを用いて構成することができる。この場合、閉状態が第１状態に相当し、開状態が第２状態に相当する。
【００４９】
また、温度ヒューズ１３１の代わりに、非復帰型のスイッチ素子として、基準温度以上になったとき、オフ（開）状態からオン（閉）状態に変化するスイッチ素子を用いてもよい。このようなスイッチ素子は、例えば、基準温度以上になったとき、オフ（開）状態からオン（閉）状態に変化するバイメタルスイッチと、バイメタルスイッチの接点が一度でもオンしたら、接点の状態をオンのまま保持するラッチ機構とを用いて構成することができる。この場合、開状態が第１状態に相当し、閉状態が第２状態に相当する。
【００５０】
非復帰型のスイッチ素子として、基準温度以上になったときにオフ（開）状態からオン（閉）状態に変化するスイッチ素子を用いた場合、オンしたスイッチ素子の数が増えるほど、すなわち高温ガス異常が発生した電池モジュール１１０の数が増えるほど、並列回路１３７や直列回路１３９の抵抗値が減少する。
【００５１】
従って、このようなスイッチ素子を用いた場合、図６に示すステップＳ６２０及びステップＳ６５０を、”Ｖin＜Ｖth”とすればよい。
【００５２】
なお、本実施の形態において、各電池モジュール１１０に対応する４つ（又は５つ）の高温異常検出部１３０の抵抗１３２の抵抗値が、互いに等しい例を示した。しかしながら、各抵抗１３２の抵抗値を互いに異なる値としてもよい。例えば、５つの電池モジュール１１０に対応して５つの高温異常検出部１３０が並列接続されていた場合、各高温異常検出部１３０の抵抗１３２の抵抗値を、例えば１ｋΩ(ohm)、２ｋΩ(ohm)、４ｋΩ(ohm)、８ｋΩ(ohm)、１６ｋΩ(ohm)としてもよい。
【００５３】
具体的には、例えば、Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値を、各抵抗１３２の抵抗値として設定してもよい。
【００５４】
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
なお、式（１）の代わりに、下記の式（２）を用いてもよい。
【００５５】
Ａ×Ｂ（ｎ―１）        ・・・（２）
そして、各電池モジュール１１０に識別番号を付与し、識別番号ｎの電池モジュール１１０に対応する抵抗１３２の抵抗値を、上記式（１）で与えられる値に設定する。そうすると、どの電池モジュール１１０が高温ガス異常になったかに応じて、並列回路１３７から切り離される抵抗１３２の抵抗値が異なる。その結果、高温ガス異常になった電池モジュール１１０に応じて、並列回路１３７の抵抗値が異なった値となる。従って、高温ガス異常になった電池モジュール１１０に応じて、電圧Ｖinが異なる電圧値となる。
【００５６】
そこで、例えば、各電池モジュール１１０が高温ガス異常になった場合の並列回路１３７の抵抗値を、各電池モジュール１１０の識別番号と対応づけるＬＵＴ（Lookup Table）を予めＲＯＭに記憶しておく。そして、高温異常判定部１４０は、ＬＵＴによって、検出された電圧Ｖinと対応づけられている識別番号の電池モジュール１１０を、高温ガス異常になった電池モジュール１１０として特定するようにしてもよい。
【００５７】
なお、本実施の形態において、各高温異常検出部１３０は温度ヒューズ１３１と抵抗１３２とが直列に接続されて構成されており、各高温異常検出部１３０同士が並列接続されている例を示した。しかしながら、例えば図７に示すように、各高温異常検出部１３０を、温度ヒューズ１３１と抵抗１３２との並列回路として構成してもよい。そして、複数の高温異常検出部１３０を直列接続して直列回路１３９を構成してもよい。
【００５８】
この場合、高温異常検出部１３０において、抵抗値の高い抵抗１３２よりも抵抗値の低い温度ヒューズ１３１に多くの電流が流れる。溶断していない温度ヒューズ１３１の抵抗値は、ほぼ０Ω(ohm)である。従って、素電池１００の高温ガス異常が発生していないときの直列回路１３９の合成抵抗はほぼ０ｋΩ(ohm)となる。
【００５９】
そして、高温ガス異常が発生したとき、温度ヒューズ１３１が溶断する結果、直列回路１３９の合成抵抗が大きくなっていく。さらに、直列回路１３９の各抵抗１３２の抵抗値を互いに異なる値としてもよい。例えば、５つの電池モジュール１１０に対応して５つの高温異常検出部１３０が直列接続されていた場合、各高温異常検出部１３０の抵抗１３２の抵抗値を、例えば１ｋΩ(ohm)、２ｋΩ(ohm)、４ｋΩ(ohm)、８ｋΩ(ohm)、１６ｋΩ(ohm)としてもよい。
【００６０】
具体的には、例えば、上記式（１）、又は式（２）で表される等比数列の、各項の値を、直列回路１３９の各抵抗１３２の抵抗値として設定してもよい。
【００６１】
なお、図７に示す直列回路１３９の代わりに、図８に示す直列回路１３９ａを用いてもよい。直列回路１３９ａは、複数（５つ）の温度ヒューズ１３１が直列接続されて構成されている。この場合、各高温異常検出部１３０は、温度ヒューズ１３１のみによって構成されている。
【００６２】
図８に示す直列回路１３９ａの抵抗値は、正常時には、ほぼ０Ω(ohm)となる。その結果、電圧Ｖinは、ほぼ０Ｖとなりローレベルとなる。従って、Ｖin＜Ｖth（ステップＳ６２０及びＳ６５０でＮＯ）となって、高温ガス異常なしと判断できる。
【００６３】
一方、温度ヒューズ１３１が一つでも溶断すると、すなわち複数の電池モジュール１１０のうち一つでも高温ガス異常になると、直列回路１３９ａの抵抗値は、ほぼ無限大となる。その結果、電圧Ｖinは、ほぼ電圧Ｖpsに等しくハイレベルとなる。従って、Ｖin＞Ｖth（ステップＳ６２０及びＳ６５０でＹＥＳ）となって、高温ガス異常が発生したと判断できる。
【００６４】
このように、図８に示す直列回路１３９ａによれば、図７に示す直列回路１３９よりも簡素な構成で、高温ガス異常の発生の有無を判定できる。
【００６５】
また、図５に示す並列回路１３７の代わりに、図９に示す並列回路１３７ａを用いてもよい。並列回路１３７ａは、複数（５つ）のスイッチ素子１３１ａが並列接続されて構成されている。この場合、各高温異常検出部１３０ａは、スイッチ素子１３１ａのみによって構成されている。スイッチ素子１３１ａは、基準温度以上になったとき、オフ（開）状態からオン（閉）状態に変化するスイッチ素子である。
【００６６】
そして、図６に示すステップＳ６２０及びステップＳ６５０を、”Ｖin＜Ｖth”とする。
【００６７】
図９に示す並列回路１３７ａの抵抗値は、正常時には、ほぼ無限大となる。その結果、電圧Ｖinは、ほぼ電圧Ｖpsに等しくハイレベルとなる。従って、Ｖin＞Ｖth（ステップＳ６２０及びＳ６５０でＮＯ）となって、高温ガス異常なしと判断できる。
【００６８】
一方、スイッチ素子１３１ａが一つでもオンすると、すなわち複数の電池モジュール１１０のうち一つでも高温ガス異常になると、直列回路１３９ａの抵抗値は、ほぼ０Ω(ohm)となる。その結果、電圧Ｖinは、ほぼ０Ｖとなりローレベルとなる。従って、Ｖin＜Ｖth（ステップＳ６２０及びＳ６５０でＹＥＳ）となって、高温ガス異常が発生したと判断できる。
【００６９】
このように、図９に示す並列回路１３７ａによれば、図５に示す並列回路１３７よりも簡素な構成で、高温ガス異常の発生の有無を判定できる。
【００７０】
なお、温度異常検知部を、各ブロックに配置した例を示したが、複数のブロックの排気口を一経路に集約した箇所に配置しても良い。この場合、排気経路が長くなるために高温ガスが冷えやすくなるため、温度ヒューズが溶断する最適な箇所に配置することが望ましい。
【００７１】
図１０は、図２に示す電池モジュール１１０の機械的構造の一例を、具体的に示す斜視図である。図１０に示す電池モジュール１１０は、第１ブロック１１１及び第２ブロック１１２を備えている。
【００７２】
第１ブロック１１１は、例えば５つの素電池１００が略直方体の箱状の筐体１１３に収容されて、構成されている。第２ブロック１１２は、例えば５つの素電池１００が略直方体の箱状の筐体１１４に収容されて、構成されている。そして、第１ブロック１１１の側壁面１１３ａと、第２ブロック１１２の側壁面１１４ａとが、所定の間隔を有して対向するように、第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とが対向配置されている。
【００７３】
電池モジュール１１０は、使用に供されるときの姿勢が基準姿勢として規定されている。基準姿勢として、第１ブロック１１１の上壁面１１３ｂ及び第２ブロック１１２の上壁面１１４ｂが上、第１ブロック１１１の下壁面１１３ｃ及び第２ブロック１１２の下壁面１１４ｃが下を向く姿勢が規定されている。
【００７４】
そして、上壁面１１３ｂと上壁面１１４ｂとの間に掛け渡されるように、上蓋１０４が設けられている、下壁面１１３ｃと下壁面１１４ｃとの間に掛け渡されるように、下蓋１０５が設けられている。さらに、上蓋１０４及び下蓋１０５の一端部で、上蓋１０４と下蓋１０５との間に掛け渡されるように、側蓋１０３が設けられている。
【００７５】
これにより、側蓋１０３、上蓋１０４、下蓋１０５、側壁面１１３ａ、及び側壁面１１４ａによって５方が囲まれ、残りの一方に開口部１０７が設けられた通路空間である排気経路１２０が形成されている。開口部１０７は、電池モジュール１１０が基準姿勢で配置された場合に、水平方向に開口するように形成されている。
【００７６】
また、側壁面１１３ａと側壁面１１４ａとの間には、側壁面１１３ａ及び側壁面１１４ａと略平行に、排気経路１２０を二つの空間に仕切るように、内部隔壁１０６が立設されている。側蓋１０３、上蓋１０４、下蓋１０５は排気部の一例に相当している。
【００７７】
第１ブロック１１１に収容されたすべての素電池１００は、端子板８側が側壁面１１３ａと対向する向きに配設されている。側壁面１１３ａには、対向配置された各素電池１００の端子板８に対応する位置に、開口部が設けられている。この開口部によって、開放部８ａから放出されたガスが排気経路１２０へ排出され、排気経路１２０によって、そのガスが開口部１０７へ導かれるようになっている。
【００７８】
同様に、第２ブロック１１２に収容されたすべての素電池１００は、端子板８側が側壁面１１４ａと対向する向きに配設されている。側壁面１１４ａには、対向配置された各素電池１００の端子板８に対応する位置に、開口部が設けられている。この開口部によって、開放部８ａから放出されたガスが排気経路１２０へ排出され、排気経路１２０によって、そのガスが開口部１０７へ導かれるようになっている。
【００７９】
このように、第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とが対向配置されることによって、全ての素電池１００が一列に配設される場合と比べて、各素電池１００から開口部１０７に至るまでの排気経路１２０の長さを短くすることができる。その結果、素電池１００から排出されたガスが温度ヒューズ１３１に到達するまでに、ガスの温度が低下してしまうおそれが低減される。そして、ガスの温度低下が生じるおそれが低減されることによって、高温ガス異常が温度ヒューズ１３１によって検出される確実性が向上する。
【００８０】
なお、第１ブロック１１１及び第２ブロック１１２は、それぞれ複数のブロックが連結されて構成されていてもよい。また、素電池１００は、複数段積層されて、筐体１１３，１１４に収容されていてもよい。
【００８１】
このとき、内部隔壁１０６が設けられていることによって、第１ブロック１１１から排出された高温のガスが第２ブロック１１２に吹き付けられることが防止され、第２ブロック１１２から排出された高温のガスが第１ブロック１１１に吹き付けられることが防止される。これにより、一方のブロックから放出された高温のガスによって他方のブロックが加熱されることが防止される。その結果、ガスを排出したブロックと対向配置されたブロックの劣化が生じるおそれが低減される。
【００８２】
温度ヒューズ１３１は、排気経路１２０によって開口部１０７に導かれたガスに晒される位置であって、かつ、内部隔壁１０６を跨いで内部隔壁１０６の両側に突出するように配置されている。温度ヒューズ１３１は、開口部１０７よりも排気経路１２０の内側に設けられていてもよく、開口部１０７の外部に設けられていてもよい。
【００８３】
また、温度ヒューズ１３１は、開口部１０７を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設されている。
【００８４】
素電池１００から排出された高温のガスは、排気経路１２０内を上昇するから、排気経路１２０内の上部の方が、下部よりも温度が高くなる。そこで、温度ヒューズ１３１を、開口部１０７を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設することによって、温度ヒューズ１３１による高温ガスの検知の確実性を向上することができる。
【００８５】
なお、温度ヒューズ１３１は、必ずしも開口部１０７を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設されるものに限定されない。温度ヒューズ１３１は、例えば開口部１０７の下部付近に配設されていてもよい。
【００８６】
また、電池モジュール１１０及び高温異常検出部１３０は、複数設けられる例に限られず、それぞれ一つであってもよい。
【００８７】
即ち、本発明の一局面に従う電池システムは、内部の圧力が上昇した場合に内部のガスを排出する開放部が設けられた複数の電池と、開口部が設けられ、前記複数の開放部から排出されたガスを前記開口部へ導く排気部とを備えた電池モジュールと、前記開口部近傍の、前記導かれたガスが通過する位置に設けられ、予め設定された基準温度以上になったとき、開状態及び閉状態のうちいずれか一方に予め設定された第１状態から、前記開状態及び閉状態のうち他方である第２状態へ変化する非復帰型のスイッチ素子と、前記スイッチ素子が前記第２状態であった場合、前記電池モジュールに異常が有ると判定する高温異常判定部とを備えている。
【００８８】
この構成によれば、複数の電池のいずれかが高温ガスを排出した場合、排気部によって、その高温のガスが開口部へ導かれる。そして、開口部近傍に設けられたスイッチ素子が第２状態に変化する。スイッチ素子が第２状態になると、高温異常判定部によって、電池モジュールに異常が有ると判定される。従って、複数の電池の異常を、一つのスイッチ素子によって検出することができるので、異常検出のための回路を簡素化できる。また、スイッチ素子は非復帰型であるから、スイッチ素子は、一度第２状態になると、高温異常判定部の動作状態にかかわらず、第２状態に維持されたままとなる。その結果、例えば電池システムから電源供給を受ける上位のシステムが電源オフされるなどの事情によって高温異常判定部に動作用電源電圧が供給されていないときに電池の異常が発生した場合であっても、再び上位のシステムが電源オンされるなどして高温異常判定部が動作可能になったとき、スイッチ素子が第２状態のままに維持されていることによって、高温異常判定部が電池モジュールに異常が有ると判定することができる。その結果、電池からガスが放出されたことを検出する確実性を向上することができる。
【００８９】
また、前記電池モジュールは、複数設けられ、前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、前記電池システムは、前記各スイッチ素子にそれぞれ並列に接続された複数の抵抗をさらに備え、前記各スイッチ素子と前記各抵抗とがそれぞれ並列に接続されて構成された複数の並列回路が、直列に接続されて直列回路が構成されており、前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値に基づいて、前記電池モジュールの異常の有無を判定するようにしてもよい。
【００９０】
この構成によれば、各スイッチ素子と各抵抗とがそれぞれ並列に接続されて構成された複数の並列回路が、直列に接続されて直列回路が構成されているので、スイッチ素子の開閉状態に応じて、すなわち電池モジュールの異常の有無に応じて、直列回路全体の抵抗値が変化する。従って、高温異常判定部は、直列回路の抵抗値に基づいて、電池モジュールの異常の有無を判定することができる。
【００９１】
また、前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することが好ましい。
【００９２】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が開状態になる。そして、スイッチ素子が一つでも開状態になると、直列回路全体の抵抗値は増大する。そこで、高温異常判定部は、直列回路の抵抗値が判定値を超えるとき、複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することができる。
【００９３】
また、前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定するようにしてもよい。
【００９４】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が閉状態になる。そして、スイッチ素子が一つでも閉状態になると、直列回路全体の抵抗値は減少する。そこで、高温異常判定部は、直列回路の抵抗値が判定値に満たないとき、複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することができる。
【００９５】
また、Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値が前記複数の抵抗の抵抗値として予め設定され、前記高温異常判定部は、さらに、前記直列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定することが好ましい。
【００９６】
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
この構成によれば、複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わせた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定される。従って、前記直列回路に含まれるどのスイッチ素子の状態が変化しても、直列回路全体の合成抵抗の値は異なる。その結果、高温異常判定部は、直列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定することができる。
【００９７】
また、前記電池モジュールは、複数設けられ、前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、前記複数のスイッチ素子が直列に接続されて直列回路が構成され、前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記直列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することが好ましい。
【００９８】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が開状態になる。また、複数のスイッチ素子が直列に接続されて直列回路が構成されているので、スイッチ素子が一つでも開状態になると、直列回路全体の抵抗値は、ほぼ無限大となって判定値を超える。従って、高温異常判定部は、一つの直列回路の抵抗値を監視するだけで、複数の電池モジュールの異常を検出することができるので、簡素な回路で複数の電池モジュールの異常発生の有無を監視することが可能となる。
【００９９】
また、前記電池モジュールは、複数設けられ、前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、前記電池システムは、前記各スイッチ素子とそれぞれ直列に接続された複数の抵抗をさらに備え、前記各スイッチ素子と前記各抵抗とが直列接続されることによって構成された複数の回路ブロックが並列に接続されて並列回路が構成されており、前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値に基づいて、前記電池モジュールの異常の有無を判定することが好ましい。
【０１００】
この構成によれば、各スイッチ素子と各抵抗とが直列接続されることによって構成された複数の回路ブロックが並列に接続されて並列回路が構成されているので、スイッチ素子の開閉状態に応じて、すなわち電池モジュールの異常の有無に応じて、並列回路全体の抵抗値が変化する。従って、高温異常判定部は、並列回路の抵抗値に基づいて、電池モジュールの異常の有無を判定することができる。
【０１０１】
また、前記第１状態として前記閉状態が設定され、前記第２状態として前記開状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値を超えるとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することが好ましい。
【０１０２】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が開状態になる。そして、スイッチ素子が一つでも開状態になると、並列回路全体の抵抗値は増大する。そこで、高温異常判定部は、並列回路の抵抗値が判定値を超えるとき、複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することができる。
【０１０３】
また、前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定するようにしてもよい。
【０１０４】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が閉状態になる。そして、スイッチ素子が一つでも閉状態になると、並列回路全体の抵抗値は減少する。そこで、高温異常判定部は、並列回路の抵抗値が判定値に満たないとき、複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することができる。
【０１０５】
また、Ａを０より大きい定数、Ｂを１以外の０より大きい公比、ｎを正の整数とした場合に、ｎ番目の項が下記の式（１）で表される等比数列の、各項の値が前記複数の抵抗の抵抗値として予め設定され、前記高温異常判定部は、さらに、前記並列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定することが好ましい。
【０１０６】
Ａ×Ｂｎ        ・・・  （１）
この構成によれば、複数の抵抗のうち１又は複数の抵抗を選択して組み合わせた場合に、当該抵抗の組み合わせが異なれば、当該組み合わせた抵抗の抵抗値の合計が異なる値になるように、前記各抵抗の抵抗値が設定される。従って、前記並列回路に含まれるどのスイッチ素子の状態が変化しても、並列回路全体の合成抵抗の値は異なる。その結果、高温異常判定部は、並列回路の抵抗値に基づき、異常が発生した電池モジュールを特定することができる。
【０１０７】
また、前記電池モジュールは、複数設けられ、前記スイッチ素子は、前記各電池モジュールに対応して複数設けられ、前記複数のスイッチ素子が並列に接続されて並列回路が構成されており、前記第１状態として前記開状態が設定され、前記第２状態として前記閉状態が設定されており、前記高温異常判定部は、前記並列回路の抵抗値が予め設定された判定値に満たないとき、前記複数のスイッチ素子のうち少なくとも一つが前記第２状態であるものとして、前記複数の電池モジュールのうち少なくとも一つに異常があると判定することが好ましい。
【０１０８】
この構成によれば、複数の電池モジュールのうち一つでも異常になってガスを排出すると、異常になった電池モジュールに対応するスイッチ素子が閉状態になる。また、複数のスイッチ素子が並列に接続されて並列回路が構成されているので、スイッチ素子が一つでも閉状態になると、並列回路全体の抵抗値は、ほぼ０オームとなって判定値に満たなくなる。従って、高温異常判定部は、一つの並列回路の抵抗値を監視するだけで、複数の電池モジュールの異常を検出することができるので、簡素な回路で複数の電池モジュールの異常発生の有無を監視することが可能となる。
【０１０９】
また、前記複数の電池モジュールの各開口部は、水平方向に開口し、前記各スイッチ素子は、前記各開口部を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設されていることが好ましい。
【０１１０】
各電池から排出された高温のガスは、上方に上昇しようとするから、開口部に導かれたガスの温度は、開口部の上方付近の方が、下部付近よりも温度が高くなる。そこで、各スイッチ素子を、開口部を鉛直方向に３等分して得られる各領域のうち、最も上側の領域に配設することによって、スイッチ素子による高温ガスの検知の確実性を向上することができる。
【０１１１】
また、前記各電池モジュールは、前記ガスが同じ側に排出されるように配置された複数の電池を含む第１ブロックと、前記ガスが同じ側に排出されるように配置された複数の電池を含む第２ブロックとをそれぞれ含み、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとは、それぞれ、前記ガスの排気方向が互いに向かい合うように対向配置され、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとの間に前記ガスを前記各開口部へ導くための通路空間を形成し、前記各排気部は、前記各通路空間を、前記各開口部を残して外部空間から仕切る外部隔壁を備えていることが好ましい。
【０１１２】
この構成によれば、第１ブロックと第２ブロックとが対向配置されることによって、全て電池が一列に配設される場合と比べて、各電池から開口部に至るまでの排気経路の長さを短くすることができる。その結果、電池から排出されたガスがスイッチ素子に到達するまでに、ガスの温度が低下してしまうおそれが低減される。そして、ガスの温度低下が生じるおそれが低減されることによって、高温ガス異常がスイッチ素子によって検出される確実性が向上する。
【０１１３】
また、前記各排気部は、前記各通路空間を、前記各第１ブロックと前記各第２ブロックとの間で二つの空間に仕切る内部隔壁をさらに備え、前記各内部隔壁は、前記各開口部を二分するように配置され、前記各スイッチ素子は、前記各内部隔壁を跨いで前記各内部隔壁の両側に突出するように配置されていることが好ましい。
【０１１４】
この構成によれば、内部隔壁が設けられていることによって、第１ブロックから排出された高温のガスが第２ブロックに吹き付けられることが防止され、第２ブロックから排出された高温のガスが第１ブロックに吹き付けられることが防止される。これにより、一方のブロックから放出された高温のガスによって他方のブロックが加熱されることが防止される。その結果、ガスを排出したブロックと対向配置されたブロックの劣化が生じるおそれが低減される。
【０１１５】
本発明の一局面に従う電池システムは、リチウムイオン電池から高温ガスが発生した際に速やかにリチウムイオン電池に異常が発生していると判断したり、始動前にリチウムイオン電池に異常が発生していたことを判断したりすることが容易である。
【０１１６】
この出願は、２０１０年７月３０日に出願された日本国特許出願特願２０１０−１７１６３９号を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【０１１７】
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明は、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、自動車、電動バイク又は電動遊具等の駆動用電源として有用である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2012014449.tif 000024